jurnal pengaruh campuran sampah plastik dan …

16
Artikel Skripsi Universitas Nusantara PGRI Kediri Andri Heru Kiswanto| 12.1.03.01.0006 FT Teknik Mesin simki.unpkediri.ac.id || 1|| JURNAL PENGARUH CAMPURAN SAMPAH PLASTIK DAN KATALIS TERHADAP HASIL PRODUK PYROLISIS MIXED EFFECT OF PLASTIC WASTE PRODUCTS AND RESULTS OF CATALYST PYROLISIS Oleh : ANDRI HERU KISWANTO NPM. 12.1.03.01.0006 Dibimbing oleh: 1. HERMIN ISTIASIH, M.M. M.T. 2. Ir. NURYOSUWITO, M. Eng. TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NUSANTARA PGRI KEDIRI 2017

Upload: others

Post on 30-Nov-2021

9 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: JURNAL PENGARUH CAMPURAN SAMPAH PLASTIK DAN …

Artikel Skripsi

Universitas Nusantara PGRI Kediri

Andri Heru Kiswanto| 12.1.03.01.0006

FT – Teknik Mesin

simki.unpkediri.ac.id

|| 1||

JURNAL

PENGARUH CAMPURAN SAMPAH PLASTIK DAN KATALIS TERHADAP HASIL

PRODUK PYROLISIS

MIXED EFFECT OF PLASTIC WASTE PRODUCTS AND RESULTS OF CATALYST

PYROLISIS

Oleh :

ANDRI HERU KISWANTO

NPM. 12.1.03.01.0006

Dibimbing oleh:

1. HERMIN ISTIASIH, M.M. M.T.

2. Ir. NURYOSUWITO, M. Eng.

TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NUSANTARA PGRI KEDIRI

2017

Page 2: JURNAL PENGARUH CAMPURAN SAMPAH PLASTIK DAN …

Artikel Skripsi

Universitas Nusantara PGRI Kediri

Andri Heru Kiswanto| 12.1.03.01.0006

FT – Teknik Mesin

simki.unpkediri.ac.id

|| 2||

Page 3: JURNAL PENGARUH CAMPURAN SAMPAH PLASTIK DAN …

Artikel Skripsi

Universitas Nusantara PGRI Kediri

Andri Heru Kiswanto| 12.1.03.01.0006

FT – Teknik Mesin

simki.unpkediri.ac.id

|| 3||

PENGARUH CAMPURAN SAMPAH PLASTIK DAN KATALIS TERHADAP PRODUK

PYROLISIS

Andri Heru Kiswanto

12.1.03.01.0006

Teknik – Teknik Mesin

[email protected]

Hermin Istiasih, MM M.T. Dan Ir. Nuryosuwito, M. Eng.

UNIVERSITAS NUSANTARA PGRI KEDIRI

Abstrak

Andri Heru Kiswanto: Pengaruh Campuran Sampah Plastik Dan Katalis Terhadap Hasil

Produk Pyrolisis, Skripsi, Teknik Mesin,Fakultas Teknik UNP Kediri, 2016

Saat ini berbagai metode telah dikembangkan untuk mengatasi permasalahan yang

ditimbulkan oleh sampah dan metode pirolisis merupakan salah satu metode pengolahan

sampah yang dipandang cukup prospektif untuk dikembangkan karena memiliki beberapa

keuntungan di antaranya memiliki rasio konversi yang tinggi, produk-produknya memiliki

kandungan energi yang tinggi sehingga berpotensi sebagai bahan bakar alternatif.

Berbagai penelitian telah banyak dilakukan untuk melakukan proses pirolisis berbagai

jenis sampah, hanya saja berbagai penelitian pirolisis sampah tersebut umumnya hanya

melibatkan variasi kondisi operasi yang terbatas sehingga variasi produk-produk hasil pirolisis

yang diperoleh memiliki jangkauan yang terbatas. Hal ini tentu saja menyulitkan dalam

melakukan optimasi proses pirolisis dan karekterisasi produk hasil pirolisis sebagai bahan bakar

alternatif karena keterbatasan data-data hasil pirolisis yang ada. Oleh karena itu dalam

penelitian ini akan dilakukan studi terhadap karakteristik pirolisis. Material sampah yang

digunakan adalah katalis dan sampah plastik.

Reaktor pirolisis yang digunakan adalah Batch Type Pyrolizer (BTP) dan produk-

produk hasil dari proses pirolisis yang diperoleh akan dianalisis dengan menggunakan

Gas Chormatography/Mass Spectroscopy (GC/MS), sedangkan analisis kinetika dekomposisi

termal dari bahan yang dikaji dilakukan dengan menggunakan Thermo Gravimetric Analysis

(TGA).

Dari hasil pirolisis dalam kondisi isotermal dari komponen tunggal dan campuran

sampah plastik dan k a t a l i s diketahui bahwa Temperatur akhir pirolisis dan laju

pemanasan mempengaruhi distribusi produk pirolisis untuk semua sampel sampah yang dikaji.

Seiring dengan naiknya temperatur pirolisis maka produk cair dan gas mengalami kenaikan,

sementara produk padat cenderung mengalami penurunan.

Dalam rentang temperatur 400-600oC, temperatur pirolisis 600

oC dengan laju pemanasan

10 oC/menit merupakan temperatur yang ideal untuk mendapatkan produk pirolisis fraksi cair

dan dan fraksi gas yang maksimal untuk semua jenis sampah yang dikaji.

Kata Kunci: pirolisis, k a t a l i s , sampah plastik, optimasi produk pirolisis

Page 4: JURNAL PENGARUH CAMPURAN SAMPAH PLASTIK DAN …

Artikel Skripsi

Universitas Nusantara PGRI Kediri

Andri Heru Kiswanto| 12.1.03.01.0006

FT – Teknik Mesin

simki.unpkediri.ac.id

|| 4||

1. LATAR BELAKANG

Sejak ditemukan pertama kali

pada tahun 1907, penggunaan

plastik dan barang- barang berbahan

dasar plastik semakin meningkat.

Peningkatan penggunaan plastik ini

merupakan kosekwensi dari

berkembangnya teknologi. Industri

dan juga jumlah populasi penduduk.

Di Indonesia, kebutuhan plastik

terus meningkat hingga mengalami

kenaikan rata – rata 200 ton

pertahun. Tahun 2002, tercatat 1,9

ton , di tahun 2003 naik menjadi 2,1

juta ton, selanjutnya tahun 2004

naik lagi menjadi 2,3 juta ton per

tahun. Di tahun 2010, 2,4 juta ton,

dan pada tahun 2011, sudah

meningkat sudah meningkat

menjadi 2,6 juta ton. Akibatnya dari

peningkatan jmlsh plastik ini

bertambah pula sampah plastik.

Berdasarkan Asumsi Kementrian

Lingkungan Hidup (KLH), Setiap

hari penduduk indonesia

menghasilkan 0,8 kg sampah per

orang atau secara total sebanyak 189

ribu ton sampah per hari. Dari

jumlah tersebut 15 % berupa

sampah plastik atau sejumlah 28,4

ribu ton sampah plastik per hari

(Falevi, 2012). Sampah plastik akan

berdampak negatif terhadap

lingkugan karena tidak dapat terurai

dengan cepat, dan dapat nenurunkan

kesuburan tanah. Sampah plastik

yang dibuang sembarangan juga

dapan menyumbat saluran drainase,

selokan dan sungai sehingga bisa

menyaebabkan banjir. Sampah

plastik yang dibakar bisa

mengeluarkan zat-zat berbahaya

bagi kesehatan manusia.

Semakin meningkatnya sampah

plastik ini akan menjadi masalah

serius bila tida dicari

penyelesaiannya. Penanganan

sampah plastik yang populer saat ini

adalah dengan 3R ( Reuse, Reduce,

Recycle ). Reause adalah memakai

Page 5: JURNAL PENGARUH CAMPURAN SAMPAH PLASTIK DAN …

Artikel Skripsi

Universitas Nusantara PGRI Kediri

Andri Heru Kiswanto| 12.1.03.01.0006

FT – Teknik Mesin

simki.unpkediri.ac.id

|| 5||

berulangkali barang – barang yang

terbuat dari plastik. Reduce adalah

mengurangi pembelian atau

penggunaan barang – barang dari

plastik, terutama barang-barang

yang sekali pakai. Recycle adalah

mendaurulang barang – barang yang

terbuat dari plastik.

Penelitian ini bertujuan untuk

memahami potensi konversi sampah

plastik dengan katalis menjadi

produk bahan bakar berkwalitas

untuk dikembangkan, maka perlu

dicari data – data kinetika pyrolisis

dan penentuan kondisi operasi yang

sesuai.

Terdapat dua jenis proses pyrolisis yaitu:

Thermal Cracking

Thermal Cracking adalah proses

pyrolisis dengan cara memanaskan

bahan polimer tanpa oksigen. Proses

ini biasanya dilakukan pada

temperatur antara 350 ˚C sampai 900

˚C. Dari proses ini menghasilkan

arang, minyak dari kondensasi gas

seperti parafin, iso parafin, olefin,

naphthene, dan aroatic, serta gas yang

memang tidak bisa terkondensasi.

Hidro Cracking

Hidro Cracking adalah proses

cracking dengan mereaksikan plastik

dengan hidrogen didalam wadah

tertutup yang dilengkapi dengan

pengaduk pada temperatur antara 432

– 673 k dan tekanan hidrogen 3 – 10

Mpa. Dalam proses hydro cracking ini

dibantu dengan katalis. Untuk

membantu pencampuran dan reaksi

biasanya digunakan bahan pelarut satu

methyl naphtalene, tetralin dan

decalin. Beberapa katalis yang sudah

diteliti antara lain alumunia,

amorphous, amorphous silika

alumunia, zeolite dan sulphate

zirconia.

Bajus dan Hajevoka, (2010), melakukan

penelitian tentang pengolahan campuran

tujuh jenis plastik menjadi minyak dengan

metode thermal cracking,tujuh jenis plastik

yang digunakan dalam penelitian ini dan

komposisinya dalam persen berat adalah

HDPE, (34,6 %), LDPE (17,3 %), LLPE

(17,3 %), PP (9,6 %), PS (9,6 %), PET (10,6

%), dan PVC (1,1 %). Penelitian ini

menggunakan batch reactor dengan

Page 6: JURNAL PENGARUH CAMPURAN SAMPAH PLASTIK DAN …

Artikel Skripsi

Universitas Nusantara PGRI Kediri

Andri Heru Kiswanto| 12.1.03.01.0006

FT – Teknik Mesin

simki.unpkediri.ac.id

|| 6||

temperatur dari 350 sampai 500 ˚C. Dari

penelitian ini diketahui bahwa thermal

cracking pada campuran tujuh jenis plastik

akan menghasilkan produk yang berupa gas,

minyak dan sisa berupa padatan. Adanya

plastik jenis PS, PVC, dan PET dalam

campuran plastik yang diproses akan

meningkatkan terbentuknya karbon

monoksida dan karbon dioksida didalam

produk gasnya dan menambah kadar

benzene, toluene, xylene, styrene didalam

produk minyaknya.

Bosodi dan kawan kawan,(2011),

melakukan penelitian tentang pyrolisis

terhadap plastik yang terkontaminasi untuk

memperoleh senyawa hydro carbon.

pyrolisis dilakukan didalam rektor tabung,

dengan pemasukan material plastik secara

kontinyu. Plastik yang diproses ada dua

macam, yaitu HDPE, dalam kondisi bersih

dan HDPE yang terkontaminasi banyak

pelumas. Dalam penelitian ini temperatur

pyrolysis 500 ˚C. Pyrolisis dilakukan

dengan katalis (thermo – catalytic pyrolysis)

dan tanpa katalis (thermal pyrolisis).

Tabel. 2.1. Nilai kalor plastik dan bahan

lainnya

Sumber : Das dan Pande, 2000

Tabel 2.2. Perbandingan sifat minyak dari

sampah plastik dan solar

Sifat Minyak dari

sampah

plastik

Solar

Densitas pada

30˚C, g/cc

0,793 0,83 s/d

0,88

Nilai kalor

Kj/kg

41858 46500

Vikositas

kinematis,cst

2,149 5

Cetane number 51 55

Flas point, ˚C 40 50

Fire point, ˚C 45 56

Kandungan

Sulfur, %

<0,002 <0,035

Material Nilai Kalor (MJ/kg)

Polyethyline 46,3

Polypropylene 46,4

Polyvinyl cloride 18,0

Polystyrene 41,4

Coal 24,3

Petrol 44,0

Diesel 43,0

Heavy fuel oil 41,1

Light fuel oil 41,9

LPG 46,1

Korosene 43,4

Page 7: JURNAL PENGARUH CAMPURAN SAMPAH PLASTIK DAN …

Artikel Skripsi

Universitas Nusantara PGRI Kediri

Andri Heru Kiswanto| 12.1.03.01.0006

FT – Teknik Mesin

simki.unpkediri.ac.id

|| 7||

Apabila proses pengolaha plastik

menjadi minyak maka perlu diterapkan dan

dilakukan penelitian, serta mengenai sumber

energi untuk proses pemanasannya.

Panda, (2011) menyampaikan bahwa hasil

dari proses cracking plastik ini dapat

digunakan sebagai bahan kimia atau bahan

bakar. Ada tiga macam proses craking yaitu

Hydro cracking, Thermal Cracking, dan

catalytic cracking.

Osueke dan Ofundu (2011) melakukan

penelitian konversi plastik low density

polyethilene (LDPE) menjadi minyak.

Proser konversi dilakukan dengan dua

metode, yaitu dengan thermal cracking dan

catalyst cracking. Pyrolysis dilakukan

didalam tabung stainless steel dipanaskan

dengan elemen pemanas listrik dengan

temperatur bervariasi antara 475 - 600 ˚C.

Kondenser dengan temperatur 30 – 35 ˚C,

digunakan untuk mengembungkan gas yang

terbentuk setelah plastik dipanaskan menjadi

minyak. Katalis yang digunakan pada

penelitian ini adalah silica alumina.

Sarker dan kawan kawan. (2012),

menyampaikan bahwa sampah plastik

(LDPE) diolah menjadi kerosin dengan

metode thermal cracking pada tekanan

atsmosfer dengan temperatur antara 150 ˚ C

dan 420 ˚C. Proses depolimerisasi dilakukan

tanpa menambahkan katalis. Dari penelitian

ini diperoleh hasil bahwa korosin yang

didapat sekitar 30 %. Bahan bakar yang

diperoleh dari proses ini mempunyai

kandungan sulfur yang rendah dan nilai

kalor yang baik.

Tamilkolundu dan Murugesan (2012),

melakukan penelitian dengan mengubah

sampah plastik jenis PVC menjadi bahan

bakar minyak. Bahan bakar minyak dari

plastik PVC ini ini mempunyai densitas 7 %

lebih tinggi dari solar. Demikian juga

dengan viskositasnya

Speight, (2013), menyampaikan bahwa

Cross – lingking atau reaksi sekunder

merupakan reaksi yang tidak diharapkan

akan dalam pembentukan tar. Karena pada

reaksi ini senyawa pembentu tar cenderung

Page 8: JURNAL PENGARUH CAMPURAN SAMPAH PLASTIK DAN …

Artikel Skripsi

Universitas Nusantara PGRI Kediri

Andri Heru Kiswanto| 12.1.03.01.0006

FT – Teknik Mesin

simki.unpkediri.ac.id

|| 8||

mengalami cracking pada suhu tinggi.

Hasilnya adalah pembentukan gas.

Speight, (2013), menyampaikan bahwa

dengan proses dekomposisi kimia material

dengan pemanasan tanpa adanya oksigen

pada suhu lebih dari 300 ˚C. Pada

umumnyaproses pyrolisis akan

menghasilkan char/padat, tar / cair dan gas.

Tar adalah cairan yang berwarna coklat

kehitaman yang terdiri dari senyawa –

senyawa alifatik, aromatik, alicyclic, dan

hiterocyclyc yang berpotesi sebagai bahan

bakarcair ataupun bahan baku kimia

industri.

Cheoreon Moon, dan kawan kawan (2013),

menyampaikan bahwapenambahan

biomassa tidak berdampak jelas kinerja

pembakaran batu bara kwalitas tinggi.

Menambahkan 10% biomassa untuk

campuran dapat meningkatkan

efisiensipembakaran batubarayang

berkualitas rendah. Dalam Co- pyrolysis

batubara kwalitas rendah dan biomassa,

penambahan biomassa 10% akan

meningkatkan pengapian dan menaikan

reaktivitas diwilayah reaksi yang mudah

menguap melalui efek sinergis.

Aprian Ramadhan P. Dan Munawar Ali

(2014), Menyampaikan bahwa

menggunakan reaktor dengan diameter 20

cm dan tinggi 40 cm, Pyrolysis

dilangsungkan pada temperatur 250- 420 ˚C

dan waktu reaksi selama 0 – 60 menit. Dari

semua variabel yang dipelajari suhu

memberi pengaruh yang paling nyata.

Konstanta kecepatan reaksi dipengaruhi oleh

suhu sesuai dengan persamaan Arrehinous.

Dengan nilai aktivasi energi 12145,4

cal/mole. Sesuai pernyataan westerterp dan

kawan kawan, nilai itu tidak terlalu jauh dari

104 kal/mol. Hal itu menunjukan reaksi

kimia yang berperan. Konversi volatile yang

dapat dicapai 80,2%, dan itu terjadi pada

waktu 60 menit dan suhu 420˚C.

A. Pengaruh waktu terhadap

penurunan massa plastik

Gambar 2.1. Pada gambar dibawah ini

terlihat,

Page 9: JURNAL PENGARUH CAMPURAN SAMPAH PLASTIK DAN …

Artikel Skripsi

Universitas Nusantara PGRI Kediri

Andri Heru Kiswanto| 12.1.03.01.0006

FT – Teknik Mesin

simki.unpkediri.ac.id

|| 9||

Sumber : Das dan Pande, 2000

B. Pengaruh Suhu Dalam

Penurunan Massa Plastik (HDPE)

Gambar 2.2 Pengaruh suhu dan waktu pada

Minyak yang dihasilkan (LDPE)

Sumber : Das dan Pande, 2000

Sutoyo dan M Imron Rosyidi (2014),

menyampaikan bahwa melalui pyrolysis

bahan plastik polyethylene dengan variasi

temperatur operasi antara 450 – 500 ˚C,

serta variasi massa dan jenis katalis Zeolite

Y dan Natural Zeolite. Selain itu variasi juga

dilakukan dengan pencampuran bahan PE

tersebut dengan jenis Polystyrene.

Polypropylene, Polyethylene, Terephthalane

Dan Other. Karakteristik char diketahui

melalui proximate test meliputi moisture

content,ash, volatile matter, dan fixed

carbon, nilai kalor diuji melalui bomb

colorimeter . Kwalitas pembakaran diuji

dalam furnace dengan temperatur dinding ±

230 ˚C dan aliran udara konstan 0,7 m/s,

serta diukur kadar emisinya. Permasalahan

nya adalah dalam amplikasi diketahui bahwa

dalam pembakaran briket tidak optimal,

ditandai periode pemanasan yang lama, serta

kadar CO yang berfariasi. Oleh karena itu

perlu dilakukan upaya optimasi kualitas

pembakaran yang akan dianalisa melalui

ujian ultimate dan efek porositas

Karakteristik Produk pyrolisis.

Karakteristik produk pyrolisis akan

dianalisa melalui data grafik laju proses

pyrolisis. Parameter yang berpengaruh pada

0

100

200

300

400

500

600

0 20 40 60 80

Mas

sa P

last

ik (

gr)

Waktu (menit)

T250C

T300C

T 350 C

T400 C

T 420 C

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0 50 100

Min

yak

(MI)

Waktu (menit)

250˚C

300 ˚C

350˚C

400˚C

420˚C

Page 10: JURNAL PENGARUH CAMPURAN SAMPAH PLASTIK DAN …

Artikel Skripsi

Universitas Nusantara PGRI Kediri

Andri Heru Kiswanto| 12.1.03.01.0006

FT – Teknik Mesin

simki.unpkediri.ac.id

|| 10||

kecepatan reaksi pyrolisis mempunyai

hubungan yang sangat kompleks, sehingga

model matematispersamaan kecepatan

reaksi pyrolisis yang diformulasikan oleh

setiap peneliti selalu menunjukan rumusan

empiris yang berbeda.

E. Faktor - faktor atau kondisi

yang mempengaruhi proses pyrolisis

Waktu

Waktu berpengaruh pada produk yang

dihasilkan , karena semakin lama

waktuproses pyrolisis berlangsung, produk

yang dihasilkan (residu padat, tar, dan gas)

makin naik. Kenaikan itu sebatas sampai

dengan waktu tak hingga (Ʈ) yaitu waktu

yang diperluka sampai dengan hasil padatan

residu, tar dan gas mencapai konstan. Nilai

Ʈ dihitung sejak proses isotermal

berlangsung. Tetapi melebihi waktu optimal

maka karbon akan teroksidasi oleh oksogen

(terbakar)., menjadi karbondioksida dan abu.

Dengan mengambil anggapan bahwa reaksi

dekomposisi berlangsung secara progesif

atau seragam pada seluruh partikel, maka

persamaan kesepatan reaksi yang dinyatakan

dalam fraksi massa per satuan waktu adalah

dw/dt = - k (w – 𝑤∞)

(1)

dengan,

w = fraksi massa sampah, yang

dinyatakan dengan w = 𝑚𝑡 / 𝑚𝑡𝑜

𝑤∞ = fraksi residu padat pada saat t = ∞,

yang dinyatakan dengan 𝑤∞ = 𝑚∞

𝑚𝑡𝑜 = massa umpan saat awal pada suhu

isotermal

𝑚𝑡 = massa residu padat setiap saat

𝑚∞ = massa residu padat t = ∞ padasuhu

isotermal

n = orde reaksi

k = kantanta laju dekomposisi teramal.

Padasaat (t), fraksi volatile matter yang

terdekomposisi mencapai (𝑥𝑠) oleh Liliedahl

da Sjostrom (1994) didefinisikan sebagai

devolatilization degree yang nilainya adalah

:

Page 11: JURNAL PENGARUH CAMPURAN SAMPAH PLASTIK DAN …

Artikel Skripsi

Universitas Nusantara PGRI Kediri

Andri Heru Kiswanto| 12.1.03.01.0006

FT – Teknik Mesin

simki.unpkediri.ac.id

|| 11||

𝑥𝑠 = [𝑚𝑡𝑜 - 𝑚𝑡 ]/ [𝑚𝑡𝑜 - 𝑚𝑡 ]

(2)

Suhu

Suhu sangat berpengaruhi produk

yang dihasilkan karena sesuai dengan

persamaan Arhenius, suhu makin tinggi

nilainya konstanta dekomposisi termal

makin besar akibatnya laju pyrolisis

bertambah dan konversi naik, Pada proses

pyrolisis suhu rendah ( ˂700) dimulai

dengaqn suhu antara 225 – 275 ˚C . Untuk

itu, variasi percobaan agar reaksi pyrolisis

benar - benar telah terjadi maka diambil

kisaran suhu yang perlu dipelajari, yaitu

300-500 ˚C. Berdasarkan teorema Arrhenius

hubungan konstanta persamaan reaksi

dengan suhu absolut, adalah

k = 𝑘𝑜 .𝑒−𝐸/𝑅𝑇)

dengan,

k = Konstanta kecepatan reaksi

dekompsisi termal

𝑘𝑜 = Faktor tumbukan (faktor frekuensi)

E = Energi aktifasi(kal/gr.mol)

T = Suhu absolute (˚K)

R = Tetapan gas (1,987 kal/gr.mol ˚K)

Maka persamaan (1) dapat dinyatakan

dengan

dw/dt = -𝑘𝑜e 𝑒−𝐸/𝑅𝑇 (w-𝑤 )𝑛

(4)

jika kecepatan reaksi (4) mengikuti

persamaanreaksi orde satu, maka

dw/dt = -𝑘𝑜e 𝑒−𝐸/𝑅𝑇 (w-𝑤 )

Pada proses isotermal integrasi persamaan

(5) dengan keadaan batas antara t = 𝑡1

sampai dengan t = 𝑡2, diperoleh

In (𝑤1-�͚�) – In( 𝑤2-�͚�) = 𝑘0𝑒−𝐸/𝑅𝑇

(𝑡2 - 𝑡1)

Dengan pengertian kecepatan reaksi sama

dengan, kecepatan massa pembetukan hasil

(g/menit) per total massa yang dapat

terdevolatilisasi (𝑚𝑇), maka diperoleh :

𝑟ℎ = [1

𝑚𝑡𝑜 − 𝑚∞]

𝑑𝑚ℎ

𝑑𝑡

𝑟ℎ = 𝑘ℎ 𝑚ℎ−𝑚ℎ∞

𝑚𝑡𝑜−𝑚∞

[1

𝑚𝑡𝑜 − 𝑚∞]

𝑑𝑚ℎ

𝑑𝑡 = 𝑘ℎ

𝑚ℎ−𝑚ℎ∞

𝑚𝑡𝑜−𝑚∞

Page 12: JURNAL PENGARUH CAMPURAN SAMPAH PLASTIK DAN …

Artikel Skripsi

Universitas Nusantara PGRI Kediri

Andri Heru Kiswanto| 12.1.03.01.0006

FT – Teknik Mesin

simki.unpkediri.ac.id

|| 12||

Dengan,

𝑟ℎ = kecepatan reaksi pembentukan hasil

𝑘ℎ = konstanta kecepatan pembentukan

hasil

𝑚𝑇 = total massa yang dapat

terdevolatilisasi pada suhu isotermal

( 𝑚𝑡𝑜 − 𝑚𝑡)

𝑚ℎ = massa hasil padasetiap saat

𝑚ℎ𝑜 = massa hasil pada saat t = 0

𝑚ℎ∞ = massa hasil pada saat t = Ʈ pada

suhu isotermal

Penyelesaian persamaan (7) maka diperoleh

:

In (𝑚ℎ∞ - 𝑚ℎ) = In( 𝑚ℎ∞ -𝑚ℎ𝑜) -

𝑘ℎ.t (8)

Penerapan persamaan (8) jika digunakan

untuk menentukan konstanta laju

pembentukan tar (pyrolytic oil) dapat

ditulisakan :

In (𝑚𝑣∞ - 𝑚𝑣) = In( 𝑚𝑣∞ -𝑚𝑣𝑜) -

𝑘𝑣.t

Dengan,

𝑘ℎ = konstanta laju reaksi pembentukan

tar

𝑚𝑣 = massa hasil tar pada setiap saat t = t

𝑚𝑣𝑜 = massa hasil tar pada saat t = 0

𝑚𝑣∞ = massa hasil tar pada saat t = Ʈ

Dengan sifat kedua kelompok plastik

diatas, thermoplastik adalah jenis yang

memungkinkan untuk didaur ulang . Jenis

plastik yang dapat didaur ulang diberi kode

berupa nomor utuk memudahkan dalam

mengindentifikasi dan penggunaannya (lihat

Gambar 1 dan tabel 2).

Gambar. 2.3. Nomor Kode Plastik

Sumber : Das dan Pande, 2000

Data temperatur transisi dan temperatur

lebur plastik

Jenis

Bahan

Tm

(˚C)

Tg

(˚C)

Temperatur

kerja maks.

(˚C)

PP 168 5 80

HDPE 134 -110 82

LDPE 330 -115 Jenis

PA 260 50 PP

PET 250 70 HDPE

ABS 110 LDPE

PS 90 PA

PMMA 100 PET

PC 150 ABS

PVC 90 PS

Sumber : Budiyantoro, 2011

Page 13: JURNAL PENGARUH CAMPURAN SAMPAH PLASTIK DAN …

Artikel Skripsi

Universitas Nusantara PGRI Kediri

Andri Heru Kiswanto| 12.1.03.01.0006

FT – Teknik Mesin

simki.unpkediri.ac.id

|| 13||

ll. METODE

Dalam penelitian ini parameter

pyrolisis yang dikaji mencakup laju

pemanasan (hearing rate), temperatur

akhir dan waktu penahanan pirolisis

(holding time). Variasi kondisi operasi

pyrolisis yang dikaji dalam penelitian ini

adalah :

1. Laju pemanasan : 10 oC/menit, 15

oC/menit, dan 20

oC/menit

2. Temperatur pirolisis : 400 oC, 500

oC,

dan 600 oC.

3. Waktu penahanan : 10 menit, 20 menit,

dan 30 menit

Dalam penelitian ini ukuran partikel

dari sampel yang diuji dibuat konstan,

yakni dengan ukuran 5 mm x 5 mm.

Sampel katalis yang digunakan adalah

katalis jenis cair, sedangkan sampah plastik

yang digunakan adalah jenis PET yang

berasal dari berbagai botol bekas minuman.

Variasi campuran katalis dan sampah

plastik yang akan dikaji adalah 10% : 50%,

15% : 50%, dan 20% : 50%.

III. HASIL DAN KESIMPULAN

A. HASIL

Sampah plastik dengan laju

pemanasan 10 oC/menit

Hasil pyrolisis sampel sampah

campuran katalis dan sampah plastik

dengan laju pemanasan 10 oC/menit

dalam berbagai temperatur dapat dilihat

pada tabel berikut.

Dari tabel di atas dapat dibuat grafik

sebagai berikut :

Campuran katalis dan Sampah plastik

dengan laju pemanasan 15 o

C/menit

Hasil pyrolisis sampel sampah campuran

katalis dan sampah plastik dengan laju

Temperatur

Pyrolisis (oC)

Campuran 10% catalis dan 50% PL

Char (%) Tar (%) Gas (%)

400 18,6 45,7 34,6

500 14,8 46,4 37,4

600 11,2 47,8 39,7

Page 14: JURNAL PENGARUH CAMPURAN SAMPAH PLASTIK DAN …

Artikel Skripsi

Universitas Nusantara PGRI Kediri

Andri Heru Kiswanto| 12.1.03.01.0006

FT – Teknik Mesin

simki.unpkediri.ac.id

|| 14||

pemanasan 15 oC/menit dalam berbagai

temperatur dapat dilihat pada tabel berikut.

Dari tabel di atas dapat dibuat grafik sebagai

berikut :

Campuran katalis dan sampah

plastik dengan laju pemanasan 20

oC/menit

Hasil pyrolisis sampel sampah campuran

katalis dan sampah plastik dengan laju

pemanasan 20 oC/menit dalam berbagai

temperatur dapat dilihat pada tabel berikut.

Dari tabel di atas dapat dibuat grafik sebagai

berikut:

Dari tabel di atas dapat dibuat grafik

sebagai berikut :

Kesimpulan

Dari hasil analsis yang telah dilakukan,

maka dapat disimpulkan hal-hal sebagai

berikut :

1. Produk pyrolisis fraksi cair maksimum

diperoleh pada campuran 10% Plastik

dan 50 % katalis pada temperatur 600 oC

laju pemnasan 20 oC/menit, sementara

produk pyrolisis fraksi gas diperoleh

pada campuran 20% k a t a l i s dan 50%

sampah plastik pada temperatur 600 oC

laju pemnasan 20 oC/menit

Temperatur

Pirolisis (oC)

Campuran 10% katalis dan

50% PL

Char (%) Tar (%) Gas (%)

400 17,2 44,8 35,7

500 14,3 45,2 38,6

600 12,5 46,6 40,3

Temperatur

Pyrolisis (oC)

Campuran 10% katalis dan 50% PL

Char (%) Tar (%) Gas (%)

400 16,8 44,6 36,9

500 13,5 45,4 39,7

600 12,2 46,8 40,6

Page 15: JURNAL PENGARUH CAMPURAN SAMPAH PLASTIK DAN …

Artikel Skripsi

Universitas Nusantara PGRI Kediri

Andri Heru Kiswanto| 12.1.03.01.0006

FT – Teknik Mesin

simki.unpkediri.ac.id

|| 15||

DAFTAR PUSTAKA

Aprian, Ramadhan P., dan Ali Munawar,

2012, Pengolahan Sampah Plastik

menjadi Minyak Menggunakan

Proses Pirolisis, Envirotek: Jurnal

Ilmiah Teknik Lingkungan, 4(1),

Fakultas Teknik Sipil dan

Perencanaan, UPN Jatim.

Bajus, M. Dan Hajevoka, E., 2010, Thermal

Craking of The Model Seven

Componen Mixwd Plastics into

Oils/Waxes, Protoleum & Coal 52

(3) 164 – 172, Slovak University

of Technologi, Bratislava, Slovakia

Budiyantoro, d.,2011, Thermoplastik dalam

Industri, Teknika

Media, Surakarta

Das, S. Dan Prade, S., 2007, Pyrolysis and

Catalytic Cracking of Municipal

Plastic Waste for Recovery of

Gasoline Range Hydrocarbons, Thesis

Falevi, M.R., 2012, Sampah Plastik

(file:///I:/Artikel%20plastic%20to%20o

il/twit-sampah-plastik.html)

Kurniawan, A., 2011, Mengenal Kode Kemasan

Plastik yang Aman dan Tidak

http://ngeblogging.wordpress.

com/2012/06/14/mengenal-

kodekemasan-plastik-yang-aman-dan-

tidak/,

Nurcahyo, I.F., 2005, Uji aktivitas dan

regenerasi katalis NiPd(4:1)/Zeolit

alam aktif untuk hidrorengkah

sampah plastik polipropilena

menjadi fraksi bensin dengan sistem

semi alir, Thesis Ilmu Kimia

Universitas Gadjah Mada,

Yogyakarta

Osueke dan Ofundu, 2011, Conversion

ofWaste Plastics (Polyethylene) to Fuel

by Means of Pyrolysis, (IJAEST)

International Journal of Advanced

Engineering Sciences

andTechnologies, Vol. No. 4, Issue

No. 1,021 – 024

Panda, A.K., 2011, Studies on Process

Optimization for Production of Liquid

Fuels from Waste Plastics, Thesis,

Chemical Engineering Department

National Institute of Technology

Rourkela

Rodiansono, Trisunaryanti, W.,dan

Triyono,2007, Pembuatan, dan Uji

Aktivitas Kualitas NiMo/Z pada

Reaksi Hidrorengkah Fraksi Sampah

Plastic menjadi Fraksi Bensin,

Berkala MIPA,17,2

Sarker, M., Rashid, M.M., Rahman, M.S.,

dan Molla, M., 2012, Envirnmentally

Harmful Low Density Waste Plastic

Conversion into Kerosene Grade Fuel,

Jurnal of Environmental Protection, 2012, 3,

700-708.

Speight, 2013, Gasification for Syntetic Fuel

Production Fundamentals,

Processes, Thesis Applications

Woodhead Publishing Series In Energi

: No 69

Sutoyo M Imron Rosyidi, 2014. Optimasi

Kualitas Pembakaran Briket Char

Produk Pyrolisis Limbah Plastik

Melalui Pengkajian Ultimate dan

Efek Porositas

https://publikasiilmiah.ums.ac.id/bits

tream/handle/11617/5541/1.Sutoyo.p

df?sequence=1&isAllowed=y

Online 25 Jan 2017

Tamilkolundu, S. dan Murugesan, C., 2012,

The Evaluation of blend of Waste

Plastic Oil-Diesel fuel for use as

alternate fuel for transportation, 2nd

International Conference on

Page 16: JURNAL PENGARUH CAMPURAN SAMPAH PLASTIK DAN …

Artikel Skripsi

Universitas Nusantara PGRI Kediri

Andri Heru Kiswanto| 12.1.03.01.0006

FT – Teknik Mesin

simki.unpkediri.ac.id

|| 16||

Chemical, Ecology and

Environmental Sciences

(ICCEES'2012) Singapore April 28-

29, 2012

UNEP (United Nations Environment

Programme), 2009, Converting Waste `

Plastics Into a Resource, Division of

Technology, Industry and Economics

International Environmental Technology

Centre, Osaka/Shiga